Erzeugung ultrafeiner, maßgeschneiderter (tailored heat treated) Aluminiumbleche für die Anwendung in der Fahrzeugtechnik durch kumulatives Walzen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Um das Potential von UFG-Aluminiumwerkstoffen für technologische Anwendungen erfolgreich nutzen zu können, müssen technologisch relevante Platinengrößen verfügbar sein. Ziel des Transferantrags war es daher, neue Leichtbaualuminiumblechwerkstoffe mit einer maßgeschneiderten, ultrafeinkörnigen Mikrostruktur für den technologischen Einsatz im Fahrzeugbau bereitzustellen. Dazu konnten die bislang erarbeiteten Prozessparameter für den ARB-Prozess ausgehend vom Labormaßstab unter Sicherstellung der mechanischen Eigenschaften auf technologisch relevante Platinengrößen von bis zu 450 mm Platinenbreite übertragen und die Mikrostruktur- Eigenschaftskorrelationen überprüft werden. Insbesondere stand hierbei die Beibehaltung einer hohen Dehnratenabhängigkeit (SRS) im Vordergrund der Bemühungen, um eine ausreichende Umformbarkeit sicherzustellen. Die Untersuchungen wurden ausführlich an technisch reinem Aluminium durchgeführt um eine ausreichende Vergleichbarkeit der Ergebnisse mit Literaturdaten und Erfahrungswerten im Labormaßstab zu gewährleisten. Ebenfalls wurde der Prozess für die ausscheidungshärtende Aluminium-Legierung AA6014 erfolgreich auf eine Platinenbreite von bis zu 250 mm hochskaliert. Eine hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse unter Einfluss unterschiedlicher Prozessparameter und eine hohe Robustheit des Prozesses konnten hierbei festgestellt werden. Erzielbare mechanische Eigenschaften und mikrostrukturelle Gegebenheiten erwiesen sich dabei als weitgehend skalenunabhängig. Der Prozess konnte damit erfolgreich auf den Technikumsmaßstab hochskaliert werden. Ferner wurde im Rahmen des Transferprojektes das Potential lokal wärmebehandelter ARB-Bleche für den Einsatz als Tailored Heat Treated Blanks und damit die Einflussmöglichkeiten einer lokalen Wärmebehandlung der Platinen für das maßgeschneiderte Einstellen von Festigkeits- und Duktilitätsgradienten mit dem Ziel der Steigerung des Umformvermögens detailliert untersucht und eine Steigerung des Umformvermögens nach lokaler Wärmebehandlung konnte nachgewiesen werden. Für eine effiziente Prozessauslegung mittels der Simulation wurden verschiedene FE-Modelle zur Analyse des Materialflusses im Walzprozess aufgebaut und letztlich ein Tiefziehbauteil als Demonstrator entwickelt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Journal of Materials Science 48 (2013) 8377-8385
M. Ruppert, W. Böhm, H. Nguyen, H.W. Höppel, M. Merklein, M. Göken
- Key Engineering Materials 549 (2013) 452- 459
L. Fratini, M. Merklein, W. Böhm, D. Campanella
- Procedia CIRP 12 (2013) 211-216
H. Hagenah, W. Böhm, T. Breitsprecher, M. Merklein, S. Wartzack
- Zeitschrift Konstruktion 11/12 (2013), 11-13
M. Lechner, W. Böhm, H. Nguyen, M. Merklein
- Materials Science and Engineering: A 597 (2014) 122-127
M. Ruppert, H.W. Höppel, M. Göken
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.msea.2013.12.075)
